簡述幾種測井方法的原理和特點

曹　靜　吳燦燦　楊　光　金紅娣　李　雪　劉　浩

摘要：測井技術(shù)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于油田、煤田等地質(zhì)勘探、深海鉆探、大洋鉆探、國際大陸科學(xué)鉆探計劃、德國的大陸科學(xué)鉆探計劃等項目。采用測井曲線研究古環(huán)境、古氣候，確定地層性質(zhì)等方面取得了進展，使測井技術(shù)由油氣、煤炭測井的地層分析上升到測井地質(zhì)的成因研究，也滲透到提取古氣候信息的領(lǐng)域上。

關(guān)鍵字：測井；電阻率測井；電化學(xué)測井；聲測井

1概述

測井方法是許多應(yīng)用地球物理方法(包括重、磁、電、震、測井)中的一種，是利用巖層的電化學(xué)特性、導(dǎo)電特性、聲學(xué)特性、放射性等地球物理特性測量地球物理參數(shù)的方法。可以簡單的認(rèn)為是把地面上的勘探方法移動到了井內(nèi)，這主要是由于單純的在地面做勘探具有它的局限性，比如地面電法勘探中，雖然能得到電阻率曲線然后綜合分析，但是卻是地下勘探體積內(nèi)的電阻率的綜合反映，并不能得到地層的真電阻率，而測井技術(shù)中的電阻率卻可以反映真電阻率。而且很多其他地球物理方法勘探完之后都會合理的布置井眼用以驗證所測資料的準(zhǔn)確性。

目前測井技術(shù)主要應(yīng)用于石油的勘探與開發(fā)，煤田的勘探等，隨著科技的發(fā)展和地質(zhì)勘探的要求，測井的方法也在不斷創(chuàng)新，有電阻率測井、電化學(xué)活動性測井、低頻電磁法測井、聲測井、放射性測井(密度測井、自然伽瑪測井、伽瑪-伽瑪測井、X射線熒光測井、中子測井)等，最近發(fā)展起來的測井方法有核磁共振測井、聲波成像測井、井間電磁成像測井、電阻率成像測井、多極子聲波測井、高分辨率感應(yīng)測井等。

2測井方法原理

2.1自然伽馬測井

自然伽馬測井(GammaRayLog)(GR)是以記錄鉆孔剖面上自然伽馬射線強度或能量為基礎(chǔ)的核測井方法。測井巖層中放射性元素(主要為K、Th、U)通過原子衰變放射出來的伽馬射線的強度，不同的巖性中放射性元素的含量不同，種類也有所差異。根據(jù)各種巖性具有不同的伽馬射線強度，測井過程便可以得到相關(guān)的伽馬強度值，間接分析地下巖層的性質(zhì)。各地層的天然伽馬值隨巖石泥質(zhì)含量、有機質(zhì)含量的增多而增大，隨巖石粒度的增大而減小(含礦層除外)，自然伽馬曲線可以反映沉積地層的變化情況，從而反映沉積環(huán)境的情況。由于值與巖石成份有關(guān)，因此自然伽馬曲線可以反映沉積地層的變化情況，從而反映沉積環(huán)境的情況。

2.2電阻率測井

電阻率測井是根據(jù)自然界中各種不同巖石和礦物的導(dǎo)電能力不同的特點，區(qū)別鉆井剖面上的巖石性質(zhì)的一種方法。它是基于在井中測量被鉆孔穿過的礦、巖石的電阻率，并根據(jù)電阻率的差異，來劃分鉆孔地質(zhì)剖面，研究和解決井下的一些地質(zhì)問題。影響巖石電阻率的因素有很多，（1）巖石礦物成分的影響：巖石電阻率與巖石中礦物的成分、含量及其分布特征有關(guān)。（2）巖石含水性的影響：巖石中含水量的多少，地層電阻率與含有飽和水的地層相比，所測得的電阻率值要比含水的值大，天然氣水合物層位在電阻率測井曲線上具有相對高的電阻率偏移。（3）沉積構(gòu)造的影響：巖石的電阻率具有明顯的方向性，即沿層理和垂直層理的導(dǎo)電性不同。還有巖石電阻率隨粒度的增大而增加，隨泥質(zhì)含量的增加而減小等。利用這些就可以分析得出地下巖性的分布情況，達到勘探的目的。

2.3聲波時差測井

聲波時差測井是根據(jù)不同波阻抗的物質(zhì)、表面的粗糙程度不同，對聲波的反射能力不同，通過測量巖石對聲波的反射情況(回波的幅度和傳播時間)的一種測井方法。聲波也可以被當(dāng)做一種彈性波，在地下傳播時對不同的巖石，所反映的聲波時差曲線不同，主要是因為彈性模量不同造成波的傳播不同，得到的曲線也不同。所以影響聲波時差測井的因素可以從波的傳播和巖石性質(zhì)來綜合考慮。比如與飽和水或游離氣的層位相比，含天然氣水合物層位聲波時差就要低一些。

2.4自然電位測井

自然電位形成原因較為復(fù)雜，按電化學(xué)作用種類的區(qū)分主要有擴散與擴散吸附作用、氧化還原作用以及電極極化作用等。自然電位測井是測量鉆井的井中電極與地面電極之間的電位差。 鉆探引起的水合物分解除了造成水合物分布層段井徑的擴大外，還使得該井段泥漿離子濃度降低，從而導(dǎo)致泥漿活度降低，水合物上下巖層的高活度地層水向該井段擴散(氯離子擴散速度比鈉離子大)，最終使水合物賦存井段泥漿中負電荷數(shù)增多而呈現(xiàn)負的電位異常。

2.5中子孔隙度測井

中子測井是一類利用中子與巖石相互作用的各種效應(yīng)，來研究鉆井剖面巖層性質(zhì)的測井方法。中子測井反映的是巖層中的氫含量，是石油和煤田測井中常用的方法。對于砂質(zhì)沉積物而言，大體反映了為流體充滿的孔隙度， 中子孔隙度測井:含天然氣水合物層位中子孔隙度略微增加，這與含游離氣層位中子孔隙度明顯降低恰好相反。

2.6密度測井

密度測井是以康普頓效應(yīng)為理論依據(jù)，研究地層對伽馬射線的散射和吸收特性，通過在鉆孔中測定地層的散射伽馬射線強度解決地質(zhì)問題的一種人工伽馬測井方法。由于煤系地層中煤層與巖層有明顯的密度差異，因而密度測井是判別煤層的最有效方法。密度測井經(jīng)常被用在解釋煤層、區(qū)分巖性及劃分鉆孔地質(zhì)剖面、確定巖層的孔隙度、劃分巖溶、裂隙發(fā)育帶和破碎帶等。

2.7成像測井技術(shù)

成像測井技術(shù)是美國率先推出的具有三維特征的測井技術(shù)，是當(dāng)今世界最新的測井技術(shù)。傳統(tǒng)的測井只能獲取井下地層井眼周向和徑向上單一的信息，它適用于簡單的均質(zhì)地層。而實際上地層是非均質(zhì)的，尤其是裂縫性油氣層的非均質(zhì)性最為明顯，在地層的周向和徑向上的非均質(zhì)性也非常突出。地層微電阻率掃描成像測井儀，是在多個極板上分別安裝若干個間距很小的鈕扣狀的小電極，當(dāng)電極扣向井壁地層發(fā)射電流的時候，電極接觸的巖石成分、結(jié)構(gòu)及所含的流體的電阻率差異會引起電流的變化，據(jù)此生成電阻率的井壁成像。高分辨率電阻率成像測井是根據(jù)巖層中巖石、流體電阻率的不同，通過測量井壁各點的電阻率值，然后把電阻率值的相對高低用灰度(黑白圖)或色度(彩色圖)來表示的測井方法，可以進行詳細的沉積和構(gòu)造解釋。

3結(jié)束語

地球物理測井是應(yīng)用地球物理方法劃分鉆孔剖面、評價地層，進而解決某些地質(zhì)問題的一門技術(shù)科學(xué)，是地質(zhì)勘探和工程勘探的重要手段。在具體施工的過程中，我們要根據(jù)不同的地區(qū)的特性，利用多種測井方法的原理和特點，配合有效的測井方法來達到勘探的目的。

參考文獻：

[1]李斌凱,馬海州,譚紅兵.測井技術(shù)的應(yīng)用及其在科學(xué)鉆探研究中的意義[J].地球物理學(xué)進展,2007,10(22)．

[2]吳鵬程，陳一健，楊琳等.成像測井技術(shù)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].天然氣勘探與開發(fā),2007,6(30)．

[3]高興軍,于興河,李勝利等.地球物理測井在天然氣水合物勘探中的應(yīng)用[J].地球科學(xué)進展,2003,4(18)．

[4]地球物理測井.中國礦業(yè)大學(xué)資源科學(xué)學(xué)院,2008．